TEHETSÉGES HALLGATÓK AZ ENERGETIKÁBAN AZ ESZK ELŐADÁS-ESTJE Szilárd biomassza energetikai hasznosíthatóságának vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén Egri Tamás Gépészkari alelnök egri.tamas@eszk.org 2014. ÁPRILIS 17.
Bevezető o Alternatív gazdasági modell iránti igény o EU: Megújuló Energia Útiterv 2020 o 20%-os megújuló részarány o 20%-os energiahatékonyság-növelés o 20%-os ÜHG kibocsátás-csökkentés o Magyarország: Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terv o fosszilis energiahordozó importfüggőség csökkentése o CO 2 emisszió-csökkentés (kvóták) o biomassza: megújulókban vett részarány jelenleg 80% o Biomassza, a vidékfejlesztés eszköze o hosszú távon, fenntarthatóan o új munkahelyek, plusz jövedelemforrás o lokális hasznosítás (kapcsolt termeléssel) 2
A Tiszai Erőmű biomassza potenciálja Forrás o Faipari hulladékok kérdése o Energiaültetvényekkel nem kalkulálok o Mezőgazdasági potenciált mellőzöm o Kinyerhető hőteljesítmény: Potenciál [t/a] Q be,bio = E bio τ cs o Csúcskihasználási óraszám: 5000 h/év Fűtőérték [GJ/t] = 175,3 [MW] Energia [GJ/a] Erdészeti 230 881 12,6 2 881 881 Szőlővenyige 8 586 12,0 103 032 Gyümölcsfanyesedék 16 218 10,5 170 289 Összesen (E bio ) 3 155 202 3
A Tiszai Erőmű o 4 db 225 MW-os Láng BBC turbina o Gőzparaméterek: 164 bar/545 C/545 C 4
Biomassza kazán megvalósíthatósága o Eredeti hősémához illesztés: 50 MW részterhelésig o Ekkor csak szakaszos üzem o Hatásfok romlás: leginkább a turbina miatt o Vizsgálat eszköze: CycleTempo modell o Feltétel: eredeti gőzparaméterek biztosítottak Q be,50 = 50 [MW] η e,50,bio = 143, 14 [MW] o A forrás mennyisége éppen elegendő a részterheléses üzem ellátására, azonban ellátásbiztonsági szempontból indokolt a több energiahordozóban való gondolkodás 5
Szén és biomassza együtt-tüzelés o Kazán kiválasztása: buborékoló fluidágyas o Biomassza minősége széles tartományban o Szemcseméret nagy (>40mm) o Kisebb teljesítménytartomány o Költséghatékony o Babcock&Wilcox katalógus: 164 bar/538 C biztosítható o Referencia: finn Rauhalahti erőmű: 136 bar/533 C (87 MW e ) o Számítási módszer: 65 és 100 MW villamos kapacitás között Q be,szén,i [MW] = Q be,i Q be,bio m szén,i kg s = Q be,szén,i H i,szén H i,szén =14,65 MJ/kg m szén,i,év t év = m szén,i τ cs 6
Szén és biomassza együtt-tüzelés Villamos telj. [MW] Bevezetendő hőteljesítmény [MW] Biomassza által bevitt hőteljesítmény [MW] Szénből fedezendő hőteljesítmény [MW] Szén tömegáram [kg/s] Szén évente [t/a] 65 193,86 175,3 18,56 1,27 35 950 70 208,09 175,3 32,79 2,24 63 518 75 222,29 175,3 46,99 3,21 91 033 80 236,55 175,3 61,25 4,18 118 657 85 250,74 175,3 75,44 5,15 146 150 90 264,94 175,3 89,64 6,12 173 665 95 279,08 175,3 103,78 7,08 201 066 100 293,34 175,3 118,04 8,06 228 689 7
Környezetvédelmi vonatkozások o Szénmonoxid képződés o kordában tartható: tüzelésszabályozás, jó keveredés, megfelelő tűztér kialakítás Kibocsátási Légszennyező anyag határérték o Nitrogén-oxidok képződése [mg/nm 3 ] o oka: főként a magas lánghőmérséklet o megoldás: Szilárd több anyag fokozatú égés, füstgáz-recirkuláció, 150 megfelelő égők o fluidkazánnál CO kedvező adatok 250 o Elégetlen NO szerves vegyületek x 200 o kiküszöbölhető: fluidkazánnál jó kiégés, nagy felületen, megfelelő tartózkodási SO 2 és idővel SO 3 1000 o Kénoxidok Elégetlen szerves 50 o biomassza szénvegyületek esetén elhanyagolható lenne o szén miatt (főként a borsodi) szükséges a kezelés o fluidágyas kazánnál a tűztérben végrehajtható mészkő befecskendezéssel 8
Környezetvédelmi vonatkozások oszállópernye leválasztás o berendezés: elektrosztatikus porleválasztó o sztöchiometriai számítás: o légfeleslegtényező: 1,35 o bekötési tényező (természetes leválasztódás): 0,05 o tüzelőanyagok elemi összetétele BIOMASSZA SZÉN Elem Súlyszázalék [%] Elem Súlyszázalék [%] C karbon 32 C karbon 46 H hidrogén 4 H hidrogén 3,3 S kén 0,025 S kén 3 O oxigén 27 O oxigén 12 N nitrogén 0,26 N nitrogén 0,6 n nedvesség 35 n nedvesség 25 h hamu 0,9 h - hamu 10 9
Környezetvédelmi vonatkozások 110 Füstgáz térfogatáram 100 90 80 70 Eredő Biomasszából Szénből Füstgázáram [Nm 3 /s] 60 50 40 30 20 10 0 65 70 75 80 85 90 95 100 Villamos kapacitás [MW] 10
Környezetvédelmi vonatkozások Leválasztandó pernyetartalom és leválasztási fok 10 000 0,985 9 000 0,98 Leválasztandó pernye Pernyetartalom [mg/nm3] 8 000 7 000 6 000 5 000 0,975 0,97 0,965 0,96 Leválasztási fok Leválasztási fok [-] 4 000 0,955 3 000 0,95 2 000 65 70 75 80 85 90 95 100 Villamos kapacitás [MW] 0,945 11
Gazdasági értékelés o Egységköltség számítás o állandó Rövidítés egységköltség: Elnevezés Érték i Ft k á kwh = α interkaláris l i + α TMK tényező + α e a 0 r TMK r ÜT 1,040 α l [1/a] leírási költségtényező τ cs ν VH (1 ε) 0,123 o változó α TMK [1/a] egységköltség: karbantartási költségtényező 0,04 α e [1/a] egyéb költségtényező Ft k v kwh = p ü 0,01 r TMK karbantartási tartaléktényező η e 1,07 o eredő r ÜT egységköltség: üzemi tartaléktényező 1,05 ε önfogyasztási tényező 0,1 k = k á + k v τ cs [h/a] csúcskihasználási óraszám 5000 ν VH változó hiánytényező 0,97 12
Gazdasági értékelés [millió Ft] 30 000 27 500 25 000 22 500 20 000 17 500 15 000 12 500 10 000 7 500 5 000 2 500 0 Beruházási költségek 65 70 75 80 85 90 95 100 Villamos kapacitás [MW] Kazán EPL Eredő 13
Gazdasági értékelés 1 400 Tüzelőanyag hőár 0,45 1 360 0,4 Eredő hőár 1 320 1 280 0,35 0,3 Szén hőarány Hőár [Ft/GJ] 1 240 1 200 0,25 0,2 Hőarány [-] 1 160 0,15 1 120 0,1 1 080 0,05 1 040 65 70 75 80 85 90 95 100 Villamos kapcitás [MW] 0 14
Gazdasági értékelés 30 Egységköltségek állandó 25 változó Eredő 20 [Ft/kWh] 15 10 5 65 70 75 80 85 90 95 100 Villamos kapacitás [MW] 15
Összefoglalás o Meglévő blokkátállítása 100%-ban biomassza-tüzelésre nem indokolt sem műszakilag, sem költséghatékonyság szempontjából o Gazdasági okokból is érdemes a nagyobb teljesítménytartományokban gondolkodni o Ekkor a keletkező hamut is kezelni kell tudni o Az egységköltségek jóval magasabbak a versenyképes piaci árnál o Támogatás feltétlen szükséges o Kapcsolt energiatermelés lenne ideális: erre azonban nem ígérkezik lehetőség a Tiszai Erőmű esetén o CO 2 emisszió kérdése 16
TEHETSÉGES HALLGATÓK AZ ENERGETIKÁBAN AZ ESZK ELŐADÁS-ESTJE Köszönöm a figyelmet! Egri Tamás Gépészkari alelnök egri.tamas@eszk.org 2014. ÁPRILIS 17.